01 白与黑的较量
大鹏导演的新作《长安的荔枝》近期正在热映，片中，当故事的主人公李善德最后历经艰辛单驹越过长安城的道道城门时，他的头发已经在短短十数日的奔波中褪成了白发，映照得灯火璀璨的长安城也逊色了下来。
图源：《长安的荔枝》
君不见高堂明镜悲白发，朝如青丝暮成雪。一夜白头的传说典故自古便有之。那么，人的头发又为什么会变白呢？
皮肤和毛发的色素主要是由黑素决定的，其合成依赖黑素细胞中的黑素体。其中，存在于毛囊的色素单位是人体最敏感的老化标志物之一，其色素减退的时间节点要远远早于皮肤表皮的变化。换句话说，一个人的衰老更容易在头发中被率先显现。
尽管表皮与毛囊黑素细胞同源于神经嵴，但两者老化存在着显著差异：表皮黑素细胞活性持续且随年龄缓慢减少，而毛囊黑素细胞活性与毛囊周期则紧密相关，也因此，老化更易表现为头发开始变白。
毛发生长周期中的毛发色素沉着
毛囊黑素细胞存在多种亚群，它们功能各异：漏斗部和皮脂腺基底的黑素细胞具有活性，外根鞘中下部的无色素黑素细胞可能是干细胞储备库，毛球基质的分化黑素细胞则是毛发色素的主要来源。在毛囊的生长期，黑素生成活跃但伴随大量活性氧（ROS）产生；退行期黑素细胞凋亡，依赖外根鞘干细胞补充；休止期则无黑素生成。这样频繁的周期更替更会加速黑素细胞的损耗。
人类毛囊的示意图
完整的毛囊通常包含内根鞘、外根鞘和结缔组织鞘（真皮鞘）
综上所述，头发变白的核心机制其实与黑素细胞干细胞（MeSCs） 的功能异常密切相关。这些储备细胞通常位于毛囊隆突区（bulge），在正常的毛发生长周期中，应有条不紊地激活、迁移并分化为成熟黑素细胞，持续为毛发提供色素。然而，在衰老过程中，氧化应激导致的DNA损伤和活性氧（ROS） 积累等问题，严重干扰了MeSCs的增殖与分化。研究表明，在老年灰发中，虽然黑素细胞数量未见显著减少，但其内含的黑素小体已丧失活性；而在老年白发中，黑素细胞甚至完全消失，彻底切断了毛发的色素来源。
当然，白发形成不仅受内在衰老的影响，也受到遗传因素与后天诱因共同作用的影响。比如瓦德伯格综合征患者会因基因突变导致前额白发；白化病则因黑素合成关键基因缺陷引发全身性毛发变白；长期的精神压力还可以通过神经内分泌紊乱干扰黑素细胞功能。
现在我们厘清了白发的形成机制，那么要如何维持一头乌黑亮丽头发的深层方法也就呼之欲出了。在毛囊生长期，成熟黑素细胞在其黑素体内，通过酪氨酸酶（TYR）、酪氨酸相关蛋白1（TRP-1）等关键酶的催化，将酪氨酸逐步转化为黑色素，随后成熟的黑素体通过细胞树突传递给邻近的角质形成细胞，最终融入发干，赋予头发黑色。
黑色素细胞（MeSCs）发育、维持及黑色素生成的关键通路
在这一过程中，有多条核心信号通路精密调控着运作。SCF-KIT通路能保障黑素细胞的存活与迁移、Wnt/β-catenin通路维持MeSCs的干性、cAMP/PKA通路则直接影响小眼畸形相关转录因子（MITF）的表达，而后者又作为总开关控制着TYR家族基因的激活。
也正是这些系统的协同运作，构成了维持头发自然乌黑的基础。
02 离体毛囊技术成为破解色素调控的关键所在
近年来，功效洗护领域热度持续攀升，众多头部品牌已开始系统性布局。然而，纵观各细分品类，市场焦点多集中于基础滋养护理和防脱生发功效，乌发（黑发）领域的声量则相对有限。
这种现状与庞大的潜在需求形成鲜明对比。让我们先看一组关键数据：
根据国家统计局的数据显示，2024年末，我国60岁及以上人口达到3.1亿人，占全国人口的22.0%；其中，65岁及以上人口2.2亿人，占全国人口的15.6%。即将到来的“十五五”将是我国人口老龄化水平提升速度最快的五年，60岁以上的老年人口总量将从目前的3.1亿增加到4亿人左右。
根据黑蚁资本发布的《活力银发人群消费需求趋势研究》报告显示，新银发人群受教育、收入、财富水平较高，整体经济稳定且网络普及率更高，这让他们更愿意在兴趣爱好、健康养生和悦己消费中付出更多。
同样对乌发存在需求的还有社会压力不断增加的中青年群体，根据数据显示，我国30岁以下白发人群占比已高达37%，更有90%的受访者对白发有着明显的焦虑，白发人群正在呈现出年轻化、扩大化的趋向。随着人口老龄化程度的不断加深，叠加年轻群体对“防早衰”需求的上升，天然、安全、有效的黑发产品市场缺口将会持续扩大，这为黑发科技的发展提供了广阔的商业化前景。
然而，在科研层面，尽管毛囊色素沉着系统是研究毛发颜色调控、白发形成及色素疾病的核心，但传统研究模型长期存在诸多局限性。离体毛囊技术凭借其独特优势，正成为该领域不可或缺的关键研究工具。
环特生物目前继皮肤外植体技术后已推出第二个基于人类组织器官层面的功效研究手段离体毛囊技术
毛囊黑色素细胞的功能依赖于多种细胞、细胞外基质及信号网络构成的复杂生态位，且其活性随毛囊生长周期动态变化。离体培养能完整保留这种三维结构和周期性信号，为观察黑色素细胞行为、信号传导及细胞间互作提供了接近体内的环境，这是单层细胞培养或非毛囊模型无法企及的。
其次，它还是研究黑色素干细胞（MeSCs）的关键平台。MeSCs位于毛囊隆突区，是毛发色素的“储备库”，其功能失调是白发形成的核心机制。传统模型难以特异性定位这些深藏的细胞。离体技术结合显微解剖、细胞分选等手段，则能实现MeSCs的精准分离与功能研究。
再有，它也揭示了毛囊黑色素细胞的异质性特别是毛球部色素性细胞与外根鞘无色素细胞的差异，尤其证实了无色素细胞具有增殖潜能和分化能力，为色素再生研究提供了直接证据。
最后，作为研究氧化应激与衰老的核心模型，它能精确控制氧化环境，解析活性氧积累如何损伤黑色素细胞功能，这对理解白发机制至关重要。
一般来说，从人体头皮上解剖分离离体毛囊，之后用特定培养基培养，可在体外维持1~2周活力，用于观察毛干生长、毛囊周期、测试药物作用等。黑色素细胞分离则通过胶原酶消化头皮组织获得毛囊，再经胰酶处理制备单细胞悬液，利用特定培养基选择性培养，可区分并长期扩增无色素细胞，经诱导后可转化为色素性细胞。细胞鉴定通过形态观察、免疫染色及电镜观察黑素体等方式完成。
离体毛囊技术为毛囊色素机制研究提供了不可替代的平台。其对复杂微环境和关键细胞亚群的精准模拟能力，正强有力地推动着乌发、毛发色素疾病治疗等领域的创新发展。
03 植物单体：解码“白转黑”的天然密钥
如今，市面上不乏宣称拥有乌发作用的功效洗护产品，但其中有相当多的一部分是通过添加染色剂或硝酸银（硝酸银遇氧化会变黑，对人体健康存在危害性）等一些化学物质进行黑发反应，并非从毛囊色素系统的根源寻求突破。
基于对白发形成核心机制的既往研究，科学家们正积极寻找干预策略。其中，来源于植物的特定活性单体（Plant Monomers）因其多靶点调控能力和相对的安全性，正在成为乌发、激活天然色素系统的极具潜力的“天然密钥”。
植物特定活性单体是从植物中分离提纯的具有明确化学结构的次生代谢产物，属于植物提取物中的核心功能性成分。根据化学结构可分为香豆素类、黄酮类、萜类、多酚类等，例如从滨蒿中提取的香豆素、淫羊藿中的黄酮类化合物淫羊藿苷B、芍药中的萜类成分芍药苷等。这些单体是植物发挥护发、调节色素合成等生物活性的关键物质，也是当前黑发机制研究和产品开发的核心靶点。
研究表明，植物特定活性单体可显著提升酪氨酸酶（TYR）活性，促进黑色素合成；增加黑素体的数量、成熟度及运输效率；同时修复黑素细胞干细胞（MeSCs）的激活障碍，延缓其耗竭，从而维持毛发色素沉着。例如，香豆素类的东莨菪内酯可使黑色素生成量提升50%以上，黄酮类的蒺藜苷则能增强黑素体向角质形成细胞的传递效率。
此外，不同类别单体通过调控特定信号通路也发挥着不同的积极作用。
细胞内信号通路在调节黑色素生成中的作用
香豆素类如异茴芹素通过 AKT/GSK3β/β- 连环蛋白通路，上调小眼畸形相关转录因子（MITF）及TYR家族基因表达，促进黑色素合成；黄酮类的如蒺藜苷通过PDE/cAMP/PKA通路激活 CREB 磷酸化，增强MITF表达，同时促进黑素细胞树突生长，助力黑素体运输；而萜类的如芍药苷通过ERK/CREB通路提升MITF及TRP-1水平，栀子苷则激活SCF/c-Kit通路，保障黑素细胞存活与分化。
尽管功效性十分显著，但植物特定活性单体当下也存在着诸如标准化不一、安全性问题有待穷尽、转化壁垒等部分局限性亟待加以解决，才能实现从实验室到市场的高效落地。
这样的进程并不能一蹴而就，需要时间的积淀和与之相关的各行业的通力协作与基础科研的持续探索。
